JPH05102137A - 窒化シリコンパツシベーシヨン膜形成方法 - Google Patents
窒化シリコンパツシベーシヨン膜形成方法Info
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- JPH05102137A JPH05102137A JP26031091A JP26031091A JPH05102137A JP H05102137 A JPH05102137 A JP H05102137A JP 26031091 A JP26031091 A JP 26031091A JP 26031091 A JP26031091 A JP 26031091A JP H05102137 A JPH05102137 A JP H05102137A
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- Japan
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- silicon nitride
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- nitride film
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 低い温度で緻密な窒化シリコン膜を半導体装
置の表面に形成することにより、安定なパッシベーショ
ン膜を提供する。 【構成】 低温でプラズマCVD法により半導体装置の
表面に堆積した窒化シリコン膜に、波長180〜200
nmの遠紫外光を照射することにより、表面が緻密な窒
化シリコン膜に改質されることを見いだした。これを利
用して半導体装置の表面に窒化シリコン膜を堆積した後
で、表面近傍だけを緻密な窒化シリコン膜に変えること
を特徴としているので、低温プロセスの適用が可能とな
り、半導体装置の特性を損なう事なく安定な窒化シリコ
ン膜がパッシベーション膜として適用出来る。
置の表面に形成することにより、安定なパッシベーショ
ン膜を提供する。 【構成】 低温でプラズマCVD法により半導体装置の
表面に堆積した窒化シリコン膜に、波長180〜200
nmの遠紫外光を照射することにより、表面が緻密な窒
化シリコン膜に改質されることを見いだした。これを利
用して半導体装置の表面に窒化シリコン膜を堆積した後
で、表面近傍だけを緻密な窒化シリコン膜に変えること
を特徴としているので、低温プロセスの適用が可能とな
り、半導体装置の特性を損なう事なく安定な窒化シリコ
ン膜がパッシベーション膜として適用出来る。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置のパッシベ
ーション膜として用いる、プラズマCVD法により形成
された窒化シリコン膜の改善に関する方法であり、信頼
性に優れた半導体装置を提供するものである。
ーション膜として用いる、プラズマCVD法により形成
された窒化シリコン膜の改善に関する方法であり、信頼
性に優れた半導体装置を提供するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、二酸化シリコン(SiO2)や窒
化シリコン(SiNx)等の絶縁膜は、半導体装置の層
間絶縁やパッシベーション膜として用いられているが、
製膜方法としては処理温度を低く出来ること、膜質が均
一であること、段差の被覆性に優れていることから、プ
ラズマCVD法による堆積が一般的である。また、半導
体装置のパッシベーション膜の特性は、半導体装置の信
頼性に大きな影響を与え、特に水分等の侵入を防ぐため
の緻密な構造の膜形成が重要である。
化シリコン(SiNx)等の絶縁膜は、半導体装置の層
間絶縁やパッシベーション膜として用いられているが、
製膜方法としては処理温度を低く出来ること、膜質が均
一であること、段差の被覆性に優れていることから、プ
ラズマCVD法による堆積が一般的である。また、半導
体装置のパッシベーション膜の特性は、半導体装置の信
頼性に大きな影響を与え、特に水分等の侵入を防ぐため
の緻密な構造の膜形成が重要である。
【0003】このようなパッシベーション膜に適した絶
縁膜は、プラズマCVD法による窒化シリコン膜の場
合、高温で堆積する事によって緻密な膜が形成されて、
水分の侵入を防ぐことが可能であるが、高温プロセスに
より半導体装置、とりわけGaAs(ガリウム砒素)等
の化合物半導体を用いた半導体装置の特性が損なわれる
可能性があり、出来るだけ低温プロセスが望まれてい
る。
縁膜は、プラズマCVD法による窒化シリコン膜の場
合、高温で堆積する事によって緻密な膜が形成されて、
水分の侵入を防ぐことが可能であるが、高温プロセスに
より半導体装置、とりわけGaAs(ガリウム砒素)等
の化合物半導体を用いた半導体装置の特性が損なわれる
可能性があり、出来るだけ低温プロセスが望まれてい
る。
【0004】窒化シリコンの改質方法については特公平
3−29297に述べられている発明がある。この発明
は窒化シリコン膜を200〜300℃の温度に昇温させ
た状態で該窒化シリコン膜にパワー強度10W/c
m2、波長200〜600nmの光を照射させることに
よって窒化シリコン膜のクラックを防止する方法であ
る。
3−29297に述べられている発明がある。この発明
は窒化シリコン膜を200〜300℃の温度に昇温させ
た状態で該窒化シリコン膜にパワー強度10W/c
m2、波長200〜600nmの光を照射させることに
よって窒化シリコン膜のクラックを防止する方法であ
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】プラズマCVD法によ
る窒化シリコン膜は、膜形成の簡便さ、均一性、基板に
及ぼす応力が小さいなどの点において優れているが、パ
ッシベーション膜として用いるためには低温で緻密な膜
を形成して半導体素子の信頼性を高めることが要求され
ている。
る窒化シリコン膜は、膜形成の簡便さ、均一性、基板に
及ぼす応力が小さいなどの点において優れているが、パ
ッシベーション膜として用いるためには低温で緻密な膜
を形成して半導体素子の信頼性を高めることが要求され
ている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、プラズマCV
D法によって形成された窒化シリコン膜をパッシベーシ
ョン膜に用いた半導体装置において、窒化シリコン膜形
成後に波長180〜200nmの遠紫外光を照射して該
窒化シリコン膜の表面を硬化させることにより緻密な層
を形成することを特徴とする。
D法によって形成された窒化シリコン膜をパッシベーシ
ョン膜に用いた半導体装置において、窒化シリコン膜形
成後に波長180〜200nmの遠紫外光を照射して該
窒化シリコン膜の表面を硬化させることにより緻密な層
を形成することを特徴とする。
【0007】
【作用】波長180〜200nmの遠紫外光は、窒化シ
リコン膜表面に照射されると表面から一定の深さの層に
対して光化学反応を生じさせて、膜構造を緻密化させる
作用がある。同様の緻密構造は膜の高温処理によっても
得られるが、本発明は低温条件下で光化学反応により緻
密な膜を形成される作用を応用したものである。
リコン膜表面に照射されると表面から一定の深さの層に
対して光化学反応を生じさせて、膜構造を緻密化させる
作用がある。同様の緻密構造は膜の高温処理によっても
得られるが、本発明は低温条件下で光化学反応により緻
密な膜を形成される作用を応用したものである。
【0008】
【実施例】本発明を適用してショットキィダイオードを
試作した例を図1に記す。図1(a)は上面図、図1
(b)は側面断面図を示す。GaAs基板1にMBE法
によりn層(3×1017cm-3;ドーパントSi)2を
3000Åの厚みに成長し、1素子当たり500×50
0μm2になるように、フォトレジストによりマスクし
て、リン酸:過酸化水素:水=3:1:50の溶液で、
露出したGaAs基板1をエッチングして素子となる部
分の活性層領域を残し他の素子と絶縁分離を行った。そ
れぞれの素子部分に図1に示すようなドーナツ状のパタ
ーンをフォトレジストにより形成し、Au−Ge(12
%)およびNiをこの順序で蒸着し、リフトオフ法によ
り所望の領域にのみ金属層3(Au−Ge(12%)/
Ni)を残した。この後に400℃で5分間水素雰囲気
中で熱処理を行いオーミック接触をとった。
試作した例を図1に記す。図1(a)は上面図、図1
(b)は側面断面図を示す。GaAs基板1にMBE法
によりn層(3×1017cm-3;ドーパントSi)2を
3000Åの厚みに成長し、1素子当たり500×50
0μm2になるように、フォトレジストによりマスクし
て、リン酸:過酸化水素:水=3:1:50の溶液で、
露出したGaAs基板1をエッチングして素子となる部
分の活性層領域を残し他の素子と絶縁分離を行った。そ
れぞれの素子部分に図1に示すようなドーナツ状のパタ
ーンをフォトレジストにより形成し、Au−Ge(12
%)およびNiをこの順序で蒸着し、リフトオフ法によ
り所望の領域にのみ金属層3(Au−Ge(12%)/
Ni)を残した。この後に400℃で5分間水素雰囲気
中で熱処理を行いオーミック接触をとった。
【0009】続いてフォトレジストによりオーミック電
極4の中にショットキィ接触を形成するために円形の抜
きパターンを設け、オーミック電極4上には、配線用の
抜きパターンを形成してTi、Pt、Auをこの順序で
1000Å、1000Å、3000Åずつ蒸着しTi層
5、Pt層6、Au層7を形成し、リフトオフ法により
不必要な部分の金属を取り除いた。このようにして形成
されたショットキィダイオードのチップサイズは500
μm×500μmで電極面積は1770μm2(半径7
5μm)であった。
極4の中にショットキィ接触を形成するために円形の抜
きパターンを設け、オーミック電極4上には、配線用の
抜きパターンを形成してTi、Pt、Auをこの順序で
1000Å、1000Å、3000Åずつ蒸着しTi層
5、Pt層6、Au層7を形成し、リフトオフ法により
不必要な部分の金属を取り除いた。このようにして形成
されたショットキィダイオードのチップサイズは500
μm×500μmで電極面積は1770μm2(半径7
5μm)であった。
【0010】この素子にプラズマCVDによりパッシベ
ーション用の窒化シリコン膜8を1159Å堆積した。
堆積条件は基板温度250℃、SiH4:NH3:N2の
流量比が10:110:50(SCCM)で、反応室の
圧力は0.75torrで、RF周波数は13.56M
Hz、パワー密度は0.45W/cm2であった。窒化
シリコン膜の堆積後にワイヤーボンディング用の穴9、
10をショットキィ電極部分と、オーミック電極の配線
部分に開けた。その後、この素子に、光強度0.66m
W/cm2の低圧水銀灯光を90分間照射して窒化シリ
コン膜の表面処理を行った。
ーション用の窒化シリコン膜8を1159Å堆積した。
堆積条件は基板温度250℃、SiH4:NH3:N2の
流量比が10:110:50(SCCM)で、反応室の
圧力は0.75torrで、RF周波数は13.56M
Hz、パワー密度は0.45W/cm2であった。窒化
シリコン膜の堆積後にワイヤーボンディング用の穴9、
10をショットキィ電極部分と、オーミック電極の配線
部分に開けた。その後、この素子に、光強度0.66m
W/cm2の低圧水銀灯光を90分間照射して窒化シリ
コン膜の表面処理を行った。
【0011】作成したダイオードはφb=O.7V、V
hd=−10V、n値=1.1と良好な特性を示した
が、パッシベーション膜を形成後に光照射を行わずに同
様の緻密な窒化シリコン膜を得るために、500℃の熱
処理を水素雰囲気中で1分間加えて作成した比較サンプ
ルはφb=0.3V、Vhd=−2V、n値は1.6と
劣化しており、本発明によるパッシベーション膜の形成
方法を適用する方法は半導体装置に与える影響が極めて
少ないことが分かった。
hd=−10V、n値=1.1と良好な特性を示した
が、パッシベーション膜を形成後に光照射を行わずに同
様の緻密な窒化シリコン膜を得るために、500℃の熱
処理を水素雰囲気中で1分間加えて作成した比較サンプ
ルはφb=0.3V、Vhd=−2V、n値は1.6と
劣化しており、本発明によるパッシベーション膜の形成
方法を適用する方法は半導体装置に与える影響が極めて
少ないことが分かった。
【0012】本発明の効果について以下の実験を行っ
た。GaAs半絶縁性基板に、プラズマCVDによりパ
ッシベーション用の窒化シリコン膜を4個のサンプルに
対して表1の条件で形成させた。サンプルNo1はショ
ットキィダイオードを作成した後に該窒化シリコン膜を
形成させたが、他のNo2〜4は表面に何も素子を作っ
てない基板を用いた。
た。GaAs半絶縁性基板に、プラズマCVDによりパ
ッシベーション用の窒化シリコン膜を4個のサンプルに
対して表1の条件で形成させた。サンプルNo1はショ
ットキィダイオードを作成した後に該窒化シリコン膜を
形成させたが、他のNo2〜4は表面に何も素子を作っ
てない基板を用いた。
【0013】これらのサンプルの窒化シリコン膜表面上
に低圧水銀灯光を90分間照射した。照射時の光強度は
0.66mW/cm2であった。この低圧水銀灯は波長
200nm以下の光を透過する合成石英ランプを本体に
用いているために、波長180〜200nm光が含まれ
ている。ランプとサンプルの距離は20cmで、雰囲気
は空気である。光照射前後の屈折率、膜厚をエリプソメ
トリーにより測定し、堆積速度を算出した。これらの数
値は各サンプルに対して表1に示されている。
に低圧水銀灯光を90分間照射した。照射時の光強度は
0.66mW/cm2であった。この低圧水銀灯は波長
200nm以下の光を透過する合成石英ランプを本体に
用いているために、波長180〜200nm光が含まれ
ている。ランプとサンプルの距離は20cmで、雰囲気
は空気である。光照射前後の屈折率、膜厚をエリプソメ
トリーにより測定し、堆積速度を算出した。これらの数
値は各サンプルに対して表1に示されている。
【0014】
【表1】
【0015】表1から、絶縁膜の成膜条件により若干の
差異はあるが、遠紫外光処理後の屈折率、膜厚はいずれ
も処理前に比べて減少しており、遠紫外光の照射によっ
て絶縁膜に変化が起こっていることが推定される。比較
のために、波長200nm以下の光をカットした光を上
記条件と同じ光強度0.66mW/cm2、照射時間9
0分で、別に作成した窒化シリコン膜上に照射したが、
屈折率の変化と、膜厚の変化は全く生じておらず、本実
施例における方法で窒化シリコン膜が変化している原因
は波長180〜200nmの光であることが実証され
た。
差異はあるが、遠紫外光処理後の屈折率、膜厚はいずれ
も処理前に比べて減少しており、遠紫外光の照射によっ
て絶縁膜に変化が起こっていることが推定される。比較
のために、波長200nm以下の光をカットした光を上
記条件と同じ光強度0.66mW/cm2、照射時間9
0分で、別に作成した窒化シリコン膜上に照射したが、
屈折率の変化と、膜厚の変化は全く生じておらず、本実
施例における方法で窒化シリコン膜が変化している原因
は波長180〜200nmの光であることが実証され
た。
【0016】図2は表1に示した各サンプルの紫外光照
射後の窒化シリコン膜を、バッファードフッ酸(0.0
5%)によりエッチングを加えて、エッチング時間に対
する膜厚の変化量を測定した結果を示す。図2から膜表
面から200〜300Å深さまではエッチング速度が遅
いことが認められる。即ち、遠紫外光の照射によって表
面付近の膜質が変化しエッチング速度が低下したと考え
られる。通常、バッファードフッ酸によるエッチング速
度の遅い膜は構造が緻密な膜といってもよく、この緻密
な膜はプラズマCVDの場合は窒化シリコン膜を350
〜400℃の高温で堆積した場合や、堆積後400℃前
後の熱工程を経ることによって形成されるものである。
射後の窒化シリコン膜を、バッファードフッ酸(0.0
5%)によりエッチングを加えて、エッチング時間に対
する膜厚の変化量を測定した結果を示す。図2から膜表
面から200〜300Å深さまではエッチング速度が遅
いことが認められる。即ち、遠紫外光の照射によって表
面付近の膜質が変化しエッチング速度が低下したと考え
られる。通常、バッファードフッ酸によるエッチング速
度の遅い膜は構造が緻密な膜といってもよく、この緻密
な膜はプラズマCVDの場合は窒化シリコン膜を350
〜400℃の高温で堆積した場合や、堆積後400℃前
後の熱工程を経ることによって形成されるものである。
【0017】また、遠紫外光照射前後での窒化シリコン
膜をFTIR(フーリエ変換IR)スペクトルを比較す
ると、N−H(窒素ー水素)結合のピークが遠紫外光の
照射によって減少していることが分かった。窒化シリコ
ン膜中のN−H結合は400℃〜600℃の処理温度を
必要とする熱工程により減少させることができるが、同
等の効果が本発明で得られている。
膜をFTIR(フーリエ変換IR)スペクトルを比較す
ると、N−H(窒素ー水素)結合のピークが遠紫外光の
照射によって減少していることが分かった。窒化シリコ
ン膜中のN−H結合は400℃〜600℃の処理温度を
必要とする熱工程により減少させることができるが、同
等の効果が本発明で得られている。
【0018】以上の実験からプラズマCVDによって形
成された窒化シリコン膜に波長180〜200nmの遠
紫外光を照射することによって膜表面に緻密な層が低温
で形成されることが分かった。該遠紫外光は低圧水銀灯
によって容易に得ることができる。また本方法により水
分に対して信頼性の高い窒化シリコン膜が形成され、半
導体装置の保護膜として有効である。
成された窒化シリコン膜に波長180〜200nmの遠
紫外光を照射することによって膜表面に緻密な層が低温
で形成されることが分かった。該遠紫外光は低圧水銀灯
によって容易に得ることができる。また本方法により水
分に対して信頼性の高い窒化シリコン膜が形成され、半
導体装置の保護膜として有効である。
【0019】
【発明の効果】以上の実施例に基づいて説明したよう
に、本発明によれば、プラズマCVD法により形成され
た窒化シリコン膜に波長180〜200nmの遠紫外光
を照射することにより、窒化シリコン膜の表面に緻密な
層を形成し、この層は水分の侵入を防ぐことが出来るた
めに有効な半導体装置の保護を形成することができる。
に、本発明によれば、プラズマCVD法により形成され
た窒化シリコン膜に波長180〜200nmの遠紫外光
を照射することにより、窒化シリコン膜の表面に緻密な
層を形成し、この層は水分の侵入を防ぐことが出来るた
めに有効な半導体装置の保護を形成することができる。
【図1】実施例で作成したショットキィダイオードの上
面図及び断面図である。
面図及び断面図である。
【図2】光照射後の窒化シリコン膜のエッチング特性で
ある。
ある。
1 GaAs基板 2 n層 3 Au−Ge/Ni金属層 4 オーミック電極 8 窒化シリコン膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 23/31
Claims (2)
- 【請求項1】 半導体基板上に形成された窒化シリコン
膜に波長180〜200nmの遠紫外光を含む光を照射
し、表面を硬化させることを特徴とする窒化シリコンパ
ッシベーション膜形成方法。 - 【請求項2】 波長180〜200nmを含む光を発す
る低圧水銀灯光を窒化シリコン膜に照射してパッシベー
ション膜を処理することを特徴とする窒化シリコンパッ
シベーション膜形成方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26031091A JPH05102137A (ja) | 1991-10-08 | 1991-10-08 | 窒化シリコンパツシベーシヨン膜形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26031091A JPH05102137A (ja) | 1991-10-08 | 1991-10-08 | 窒化シリコンパツシベーシヨン膜形成方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05102137A true JPH05102137A (ja) | 1993-04-23 |
Family
ID=17346251
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP26031091A Pending JPH05102137A (ja) | 1991-10-08 | 1991-10-08 | 窒化シリコンパツシベーシヨン膜形成方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05102137A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008522405A (ja) * | 2004-11-16 | 2008-06-26 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 半導体のための引張り及び圧縮応力をもたせた物質 |
US8319308B2 (en) | 2009-09-08 | 2012-11-27 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Semiconductor device and method for manufacturing of the same |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60130126A (ja) * | 1983-12-16 | 1985-07-11 | Nec Corp | 光気相成長法 |
JPH01251723A (ja) * | 1988-03-31 | 1989-10-06 | Sony Corp | 半導体装置の蓄積電荷低減方法 |
JPH0252432A (ja) * | 1988-08-16 | 1990-02-22 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
JPH03159991A (ja) * | 1989-11-17 | 1991-07-09 | Nec Corp | シリコン窒化膜形成装置 |
-
1991
- 1991-10-08 JP JP26031091A patent/JPH05102137A/ja active Pending
Patent Citations (4)
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JP4903154B2 (ja) * | 2004-11-16 | 2012-03-28 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 基板上に応力をもたせた物質を形成する方法 |
KR101244863B1 (ko) * | 2004-11-16 | 2013-03-19 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | 인장 응력 및 압축 응력을 받은 반도체용 재료 |
KR101244839B1 (ko) * | 2004-11-16 | 2013-03-20 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | 인장 응력 및 압축 응력을 받은 반도체용 재료 |
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